[发明专利]一种纳米孔真空保温板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种提高绝热能力即较低导热系数的纳米多孔，特别涉及一种低成本、长寿命纳米孔真空保温板的制备方法。

背景技术：

纳米孔真空绝热板是一种由真空腔体、纳米孔支撑芯材、纳米孔支撑芯材外包纤维袋共同构成的高效保温隔热材料，具有低导热系数、质量轻、形状各异等特点，在建筑、船舶、制冷等许多领域具有非常广阔的应用前景，受到了材料研究者及其他研究人员的高度重视。

现有的真空绝热板通常由三种结构，1.在层叠袋中设置多层玻璃纤维或玻璃棉形成的绝热芯材，将层叠袋抽为真空，并在层叠袋中设置气体吸附剂，提高层叠袋中真空度。2.将二氧化硅气凝胶作为芯材，制成真空绝热板。3.将玻璃纤维交织于二氧化硅气凝胶之间作为芯材，制成真空绝热板，专利号为：ZL 200420053407.2。

目前，公知的真空保温板构造是由真空腔体、内部支撑芯材和吸气剂构成。将真空保温板置于制冷等设备上。但是，还没有大范围的应用。这是由于该材料的使用寿命较短、造价较高、导热系数偏高等问题制约了其广泛的使用。文献：真空绝热板制作研究一《机电设备》2005年第4期。

发明内容：

本发明的目的在于为了克服现有的真空保温板寿命较低、造价较高和导热系数偏高等问题，提供一种纳米孔真空保温板，该纳米孔真空保温板不仅能够降低导热系数和延长寿命，而且能够降低其造价成本。

一种纳米孔真空保温板，外壳体为有机玻璃材料和金属材料，壳体内部装填纳米孔材料，纳米孔材料为：SiO₂气凝胶微球材料掺加质量15～28％Fe(NO₃)₃、Ti₂O₃、CuSO₄、Al等粉末，保温板真空度为20Pa。

纳米孔真空保温板制备方法分三步：

(1)制成SiO₂气凝胶微球降低密度

SiO₂气凝胶微球的制备采用悬浊液成球技术。首先SiO₂醇凝胶微球以为原材料，在亚化学计量水的作用下进行部分水解，获得SiO₂前驱体。将SiO₂前驱体与浓度为1.3～1.8％氨水以及水相混合，制得SiO₂前驱体溶胶。在持续搅拌的条件下将该溶液胶分散在二甲基硅油中的有机相，如，形成SiO₂溶胶的悬浊液。以微滴形式分散在有机相中的SiO₂前驱体溶胶经过一段时间后发生凝胶化，生成SiO₂凝胶微球。SiO₂微球经溶剂交换、超临界CO₂干燥处理后即可得到SiO₂气凝胶微球。

(2)掺杂Fe(NO₃)₃(Ti₂O₃、CuSO₄、Al等粉末)量，增加芯材的透光遮蔽性。

气凝胶微球体材料掺杂其他物质后，热传输性质发生较大的变化。如果掺杂物质的热传导率高于材料自身的导热系数，则会增大热传导，使材料隔热效果下降，但如果掺杂的物质能够起到遮光的作用，就可以减小辐射传热，从而提高材料在高温下的保温效果。同时掺杂量的多少，掺杂物质的尺寸也会对材料的微结构产生很大的影响，从而改变其热传输特性。这是因为硅气凝胶为固态导热系数与密度有很大的关系，硅气凝胶内部为纤细的纳米网络结构，热量只能沿曲折路径传播，传热效率大幅度降低，而不同密度的硅气凝胶内部网络结构有很大的差异。